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类型LED发光二极管工作原理及检测方法.doc

  • 上传人:j35w19
  • 文档编号:7860472
  • 上传时间:2019-05-27
  • 格式:DOC
  • 页数:4
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    LED发光二极管工作原理及检测方法.doc
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    1、LED 发光二极管工作原理及检测方法发光二极管 LED(Light-EmittingDiode)是能将电信号转换成光信号的结型电致发光半导体器件。1、发光二极管 LED 主要特点(1)在低电压(1.52.5V) 、小电流(530mA)的条件下工作,即可获得足够高的亮度。(2)发光响应速度快(10-710-9 s) ,高频特性好,能显示脉冲信息。(3)单色性好,常见颜色有红、绿、黄、橙等。(4)体积小。发光面形状分圆形、长方形、异形(三角形等) 。其中圆形管子的外径有1、2、3、4、5、8、10、12、15、20(mm)等规格,直径1mm 的属于超微型LED。(5)防震动及抗冲击穿性能好,功耗低

    2、,寿命长。由于 LED 的 PN 结工作在正向导通状态,本射功耗低,只要加必要的限流措施,即可长期使用,寿命在10万小时以上,甚至可达100万小时。(6)使用灵活,根据需要可制成数码管、字符管、电平显示器、点阵显示器、固体发光板、LED 平极型电视屏等。(7)容易与数字集成电路匹配。2发光二极管的原理发光二极管内部是具有发光特性的 PN 结。当 PN 结导通时,依靠少数载流子的注入以及随后的复合而辐射发光。普通发光二极管的外形、符号及伏安特性如图1 所示。LED 正向伏安特性曲线比较陡,在正向导通之前几乎有电流。当电压超过开启电压时,电流就急剧上升。因此,LED 属于电流控制型半导体器件,其发

    3、光亮度 L(单位 cd/m2,读作坎德拉每平方米)与正向电流 IF 近似成正双,有公式L =K IFm式中,K 为比例系数,在小电流范围内(IF=110mA) ,m=1.31.5。当 IF10mA 时,m=1,式(5.10.1)简化成L =K IF即亮度与正向电流成正比。以磷砷化镓黄色 LED 为例,相对发光强度与正向电流的关系如图2所示。LED 的正向电压则与正向电流以及管芯的半导体材料有关。使用时应根据所要求的显示亮度来选取合适的 IF 值(一般选10mA 左右,对于高亮度 LED 可选12mA) ,既保证亮度适中,也不会损坏LED。若电流过大,会烧毁 LED 的 PN 结。此外,LED

    4、的使用寿命将缩短。由于发光二极管的功耗低、体积小,色彩鲜艳、响应速度快、寿命长,所以常用作收录机、收音机和电子仪器的电平指示器、调谐指示器、电源指示器等。发光二极管在正向导通时有一定稳压作用,还可作直流稳压器中的稳压二极管,提供基准电压,兼作电源指示灯。目前市场上还有一种带反射腔及固定装置的发光二要管(例如 BT104-B2、BT102-F) ,很容易固定在仪器面板上。LED 的输出光谱决定其发光颜色及光辐射纯度,也反映出半导体材料的特性。常见管芯材料有磷化镓(GaP) 、砷化镓(GaAsP) 、磷砷化镓(GaAlAs) 、砷铝化镓(GaN)氮化镓可发蓝光。3使用注意事项(1)管子极性不得接反

    5、,一般讲引线较长的为正极,引线较短的是负极。(2)使用中各项参数不得超过规定极限值。正向电流 IF 不允许超过极限工作电流 IFM 值,并且随着环境温度的升高,必须作降额使用。长期使用温度不宜超过75。(3)焊接时间应尽量短,焊点不能在管脚根部。焊接时应使用镊子夹住管脚根部散热,宜用中性助焊剂(松香)或选用松香焊锡丝。(4)严禁用有机溶液浸泡或清洗。(5)LED 的驱动电路必须加限流电阻,一般可取一百欧至几百欧,视电源电压而定。(6)在发光亮度基本不变的情况下,采用脉冲电压驱动可以节省耗电。对于 LED 点阵显示器,采用扫描显示方式能大大降低整机功耗。4检查发光二极管的好坏发光二极管具有单向导

    6、电性,使用 R10k 档可测出其正、反向电阻。一般正向电阻应小于30k欧姆,反向电阻应大于1M 欧姆。若正、反向电阻均为零,说明内部击穿短路。若正、反向电阻均为无穷大,证明内部开路。常见发光二极管的种类及主要参数见表2。需要说明两点:第一,对于同种材料的管芯,由于所掺杂质的不同,发光颜色亦不同;第二,LED 属于电流控制型器件,VF 随 IF 而变化,所标 VF 值仅供参考。此外,根据外形也可以区分发光二极管的正、负极。早期生产的管子带金属管座,上面罩一光学透镜,管侧有一突起,靠近突起的是正极。目前生产的 LED,全部用透明或半透明的环氧树脂封装而成,并且利用环氧树脂构成透镜,起放大和聚焦作用

    7、,这类管子引线较长的为正极。注意事项:不推荐使用 R1k 档测量 LED 的正、反向电阻。因为该档电池电压 E仅仅测量正、反向电阻,并不能检查其能否正常发光。由于发光二极管的正向电压 VF 一般1.52.5V,而万用表 R1或 R10档的电池电压为 1.5V,所以不能使管子正向导通并且发光。R10k 档的电池电压虽然较高,但因内阻太大,提供的正向电流很小,管子也不会正常发光。采用双表法可以检查发光二极管的发光情况。最好选同一种型号的两块万用表,均拨一 R1或R10档,按图1(a)所示串联使用,以提供较高的正向电压。等效电路见(b)图。假定两块万用表均采用 MF30型,并且均拨到 R1档。因为一

    8、块表的电池电压 E=1.5V,欧姆中心值 R0=25欧姆,所以总电压和总电阻分别是E= 2E= 21.5=3VR0= 2R0= 225=50欧姆如果把它们看成一块新表,等效电路就简成(c)图。新表的满度电流是:IM= E/ R0=2E/ 2R0= E/ R0=IM可见满度电流值并未改变。发光二极管在使用时应加上限流电阻 R,将正向电流 IF 限制在1030mA 为宜,避免功耗太记而损坏管子。一般典型正向电流可选10mA,IF 的计算公式为IF= EVF/ R(c)图中的 R0能起到限流作用,因此不必另接限流电阻。磷砷化镓发光二极管的正向压降较低,为1.7V 左右。E=3V 将 R0=50欧姆,可求出用双表法测量时的正向电流为IF= EVF/ R0=31.7/50=26 mA 50mA。改用 R1档时IM=7.5 mA,与典型正向电流 IF=10mA 就比较接近。实际上发光二极管本身尚有1.52.5V 压降,因此上述结果均留有一定余量。假如不知道被测发光二极管的正向电压,也不清楚 IM值。建议先把两块表都拨到 R10档,若发光很暗,再改拨 R1档。

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